JP2001110718A - Electron exposure system and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Electron exposure system and method of manufacturing semiconductor device

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JP2001110718A
JP2001110718A JP29175299A JP29175299A JP2001110718A JP 2001110718 A JP2001110718 A JP 2001110718A JP 29175299 A JP29175299 A JP 29175299A JP 29175299 A JP29175299 A JP 29175299A JP 2001110718 A JP2001110718 A JP 2001110718A
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light
scanning
photocathode
pattern
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Japanese (ja)
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Junji Ikeda
順司 池田
Kazuya Okamoto
和也 岡本
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  • Electron Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron exposure system which does not have the problem about a reticle or a mask. SOLUTION: An electron beam source 1 is constituted of a transparent substrate 2, a photoelectric cathode film 3 formed on the transparent substrate 2, and a mask film 4 formed on the photoelectric cathode film 3 and equipped with the reversed pattern of a pattern to be transferred. Then, the back side of the photoelectric cathode film 3 is irradiated with excitation light 11 for exciting photoelectrons. At this time, the irradiated region of the excitation lights 11 corresponds to one sub-field. The excitation light 11 is scanned on the electron beam source 1 by a scanning optical system. In this case, the scanning optical system is obtained as an optical system constituted of, for example, an fθ lens 12 or the like. Electron beams 10 are emitted from the electron beam source 1 of the irradiation region of the excitation light 11 and accelerated by an anode 5. Then, the accelerated electron beams 10 allow the image of the electron beam source 1 to be formed as an image on a wafer 8 through a first projecting lens 6 and a second projecting lens 7.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、所望のパターンを
ウェハ等の感応基板に転写する電子線露光装置、及びそ
れを使用した半導体デバイスの製造方法に関するもので
ある。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an electron beam exposure apparatus for transferring a desired pattern onto a sensitive substrate such as a wafer, and a method for manufacturing a semiconductor device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体に要求されるパターンの線
幅が微細となってきたことに伴い、従来の光を利用した
露光装置に代わり、露光の高解像と高スループットの両
方を兼ね備えた電子線露光装置の方式の検討が進められ
ている。この目的で従来よく検討されてきた方式は一括
転写方式である。これは1ダイまたは複数ダイを一度に
露光する方式である。しかしこの方式は転写のための原
版となるマスクの製作が困難であるのと、1ダイ以上と
いう様な大きな光学フィールド内で収差を必要程度以下
にするのが難しい等の問題点を有しており、そのため、
最近ではこの方式の装置の検討は下火になっている。
2. Description of the Related Art In recent years, as the line width of a pattern required for a semiconductor has become finer, a conventional exposure apparatus using light has been provided with both high resolution and high throughput of exposure. Investigation of the method of the electron beam exposure apparatus is being advanced. A method which has been well studied for this purpose is a batch transfer method. In this method, one or a plurality of dies are exposed at a time. However, this method has problems in that it is difficult to manufacture a mask serving as a master for transfer, and it is difficult to reduce aberration to a necessary degree or less in a large optical field such as one or more dies. And therefore,
Recently, studies of this type of apparatus have been declining.

【0003】最近よく検討されている方式は、1ダイま
たは複数ダイを一度に露光するのではなく、数100μm角
程度の小さな領域に分割して転写露光するという方式で
ある。このような小さな領域はサブフィールド、このよ
うな転写方式は分割転写方式と呼ばれている。
[0003] A method which has been recently studied is a method in which one or a plurality of dies are not exposed at one time, but are divided into small areas of about several 100 μm square and transferred and exposed. Such a small area is called a subfield, and such a transfer method is called a division transfer method.

【0004】図6に分割転写方式の電子線露光装置の光
学系の概要図を示す。図6において電子源101を出た
電子線102は、第一照射レンズ131によって成形開
口104を照明する。成形開口104を出た電子線10
2は第二照射レンズ132、第3照射レンズ133によ
ってレチクル105上に成形開口像を結像する。レチク
ル105を出た電子線は第一投影レンズ161、第二投
影レンズ162によってウェハ108上にレチクル像を
結像する。
FIG. 6 is a schematic view of an optical system of an electron beam exposure apparatus of a division transfer system. In FIG. 6, an electron beam 102 emitted from an electron source 101 illuminates a shaped opening 104 by a first irradiation lens 131. The electron beam 10 that has exited the forming opening 104
2 forms a shaped aperture image on the reticle 105 by the second irradiation lens 132 and the third irradiation lens 133. The electron beam exiting the reticle 105 forms a reticle image on the wafer 108 by the first projection lens 161 and the second projection lens 162.

【0005】前述のように、電子線光学系ではレンズに
よる像面湾曲や非点収差を補正できないため、半導体装
置のような数十mm単位のパターンを一括で転写するとボ
ケが非常に大きくなる。このため、転写すべき像をサブ
フィールドに分割し、それぞれをウェハ上でつなぎ合わ
せて全体の半導体装置製造用の露光パターンを形成する
ことになる。サブフィールドの大きさは通常レチクル1
05上で1mm角程度、ウェハ上で0.25mm角程度になる。
[0005] As described above, the electron beam optical system cannot correct the field curvature and astigmatism caused by the lens. Therefore, when a pattern of several tens of millimeters like a semiconductor device is collectively transferred, blur becomes extremely large. For this reason, an image to be transferred is divided into subfields, and each is connected on a wafer to form an exposure pattern for manufacturing the entire semiconductor device. Subfield size is usually reticle 1
It is about 1 mm square on the wafer 05 and about 0.25 mm square on the wafer.

【0006】成形開口104は通常高融点の金属に正方
形の開口を開けたもので、その寸法は第二、第三照射レ
ンズ132、133によってレチクル105上に結像し
た時、その像がレチクル105上のサブフィールドの大
きさに一致するか、又はレチクル105上のサブフィー
ルド間に、パターンの形成されていない梁部が存在する
場合は、サブフィールドの大きさよりやや大きくなるよ
うに設定されている。
[0006] The forming opening 104 is usually a high melting point metal with a square opening, and its dimensions are such that when the image is formed on the reticle 105 by the second and third irradiation lenses 132 and 133, the image is formed. If the size of the upper sub-field matches the size of the upper sub-field, or if there is a beam portion where no pattern is formed between the sub-fields on the reticle 105, the size is set to be slightly larger than the size of the sub-field. .

【0007】レチクル105には転写されるべき露光パ
ターンが形成されている。レチクル105としては主に
2種類のものが用いられている。第1はステンシルタイ
プと呼ばれるもので、数μmのシリコン薄膜に露光パタ
ーンを開口として形成したものである。電子線のうち開
口を通過したものが、ウェハ上に結像し、開口を通過し
なかったものはレチクルに吸収されるかレチクルを通過
しても散乱されて、途中の散乱電子吸収開口107によ
って吸収され、ウエハ108に届くことがないように構
成される。
The reticle 105 has an exposure pattern to be transferred. Two types of reticles 105 are mainly used. The first type is called a stencil type, in which an exposure pattern is formed as an opening in a silicon thin film of several μm. Of the electron beams, those that pass through the aperture form an image on the wafer, and those that do not pass through the aperture are either absorbed by the reticle or scattered even after passing through the reticle. It is configured so that it is absorbed and does not reach the wafer 108.

【0008】第2はメンブレンタイプと呼ばれるもの
で、1μm以下の極薄い窒化珪素等の薄膜上に、露光パ
ターンを重金属パターンとして形成したものである。こ
の場合、重金属パターンに当たった電子は吸収されるか
散乱される。極薄い薄膜に当たった電子はほとんど散乱
されずにウエハ上108に結像される。散乱された電子
は散乱電子吸収開口107によって吸収され、ウェハ1
08上には届かない。
The second type is a so-called membrane type in which an exposure pattern is formed as a heavy metal pattern on a very thin film of silicon nitride or the like having a thickness of 1 μm or less. In this case, electrons hitting the heavy metal pattern are absorbed or scattered. Electrons striking the very thin film are imaged on the wafer 108 with little scattering. The scattered electrons are absorbed by the scattered electron absorption aperture 107 and the wafer 1
It does not reach on 08.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ステン
シルタイプのレチクルは、大面積薄膜メンブレンに貫通
孔を一様に精度良く形成しなくてはならないため非常に
作製が難しく、また、ドーナツ状のパターンを形成する
ことは不可能であるので、このような場合には、コンプ
リメンタリーな構造を有する複数のレチクルを用いて分
割露光しなければならないという問題点がある。
However, a stencil-type reticle is very difficult to manufacture because a through-hole must be formed uniformly and accurately in a large-area thin-film membrane. Since it is impossible to form the reticle, in such a case, there is a problem that a plurality of reticles having a complementary structure must be used for divided exposure.

【0010】メンブレンタイプのレチクルの場合にはこ
のような問題点はないが、露光に寄与する電子は薄膜を
通過するときに非弾性散乱を受けるので、その運動エネ
ルギーの拡がりが大きくなり、色収差によるボケが大き
くなるという問題点を有している。
[0010] In the case of a membrane type reticle, there is no such a problem. However, since electrons contributing to exposure are inelastically scattered when passing through a thin film, the spread of kinetic energy is increased, and chromatic aberration is caused. There is a problem that blur is increased.

【0011】また、両タイプのレチクルともに薄膜の強
度、放熱対策としてサブフィールド毎に梁を持ってい
る。この梁が存在するためにウェハ上でのビームの偏向
量とレチクル上でのビームの偏向量との比が縮小倍率か
らずれてしまい、収差が大きくなるという問題点を有し
ている。
Both types of reticles have a beam for each subfield as a measure against the strength of the thin film and heat radiation. Due to the presence of this beam, the ratio between the amount of beam deflection on the wafer and the amount of beam deflection on the reticle deviates from the reduction magnification, causing an increase in aberration.

【0012】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、これらのレチクル(又はマスク)が有する問題
点の無い電子線露光装置、及びそれを使用した半導体デ
バイスの製造方法を提供することを課題とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides an electron beam exposure apparatus free from the problems of these reticles (or masks) and a method of manufacturing a semiconductor device using the same. As an issue.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第1の手段は、透明基板上に成膜された光電陰極と、
光電陰極上に形成され、感応基板に形成したいパターン
を有する、電子放射を防ぐマスク膜と、光電陰極から電
子線を放射させるような励起光を発生する光源とを有し
てなることを特徴とする電子線露光装置(請求項1)で
ある。
A first means for solving the above problems is to provide a photocathode formed on a transparent substrate,
It has a pattern formed on a photocathode and having a pattern to be formed on a sensitive substrate, a mask film for preventing electron emission, and a light source for generating excitation light for emitting an electron beam from the photocathode. An electron beam exposure apparatus (claim 1).

【0014】本手段においては、光源から照射された励
起光が、透明基板を通して光電陰極に当たり、光電陰極
から電子線を放射させる。この電子線はマスク膜により
吸収されるが、マスク膜にはパターンが形成され、その
部分にはマスク膜が存在しないので、この部分を通った
電子線が放出され、加速された後、電子線光学系により
ウェハ等の感応基板上に結像される。
In this means, the excitation light emitted from the light source impinges on the photocathode through the transparent substrate, and emits an electron beam from the photocathode. This electron beam is absorbed by the mask film, but a pattern is formed on the mask film, and since the mask film does not exist in that portion, the electron beam passing through this portion is emitted, accelerated, and then accelerated. An image is formed on a sensitive substrate such as a wafer by an optical system.

【0015】このように、本電子線露光装置は、レチク
ルやマスクを使用せず、電子線源から放出される電子線
をパターン化しているので、前述のようなレチクルやマ
スクに起因する問題点が解消される。また、透明基板は
ある程度の厚みとして強度を持たせることができるの
で、レチクルやマスクで必要とされた梁が必要でなくな
る。従って、電子線源のパターンの像を所定の縮小倍率
で転写すれば、感応基板に所望のパターンが転写される
ことになるので、収差が大きくなることがない。
As described above, the present electron beam exposure apparatus uses an electron beam emitted from an electron beam source without using a reticle or a mask, and patterns the electron beam. Is eliminated. Further, since the transparent substrate can have a certain thickness to have strength, the beam required for the reticle or the mask is not required. Therefore, if the image of the pattern of the electron beam source is transferred at a predetermined reduction magnification, a desired pattern is transferred to the sensitive substrate, and the aberration does not increase.

【0016】前記課題を解決するための第2の手段は、
前記第1の手段であって、光電陰極上を走査する走査光
とする走査光学系と、発生した電子線を偏向させる偏向
器とを有してなることを特徴とするもの(請求項2)で
ある。
A second means for solving the above-mentioned problem is as follows.
The first means, comprising: a scanning optical system for scanning light for scanning on a photocathode; and a deflector for deflecting the generated electron beam (claim 2). It is.

【0017】本手段においては、走査光学系により光源
からの光を走査光に変えて、光電陰極上を走査する。よ
って、電子線光学系の光軸から離れた場所にある光電陰
極面からも、電子線を放射させることができる。発生し
た電子線は、偏向器により偏向され、所定の軌道を通っ
て感応基板上に結像する。よって、光電陰極面や感応基
板を動かさずに広い範囲の露光転写を行うことができる
ので、スループットが向上する。電子線の偏向について
は、従来の電子線露光転写装置において、レチクルを通
過した電子線を偏向して、所定軌道を通って感応基板上
に結像するようにする手法と同じであるが、前記のよう
に、梁の存在を考慮しなくてよい分、偏向動作が簡単に
なる。
In this means, the light from the light source is changed into scanning light by the scanning optical system, and scanning is performed on the photocathode. Therefore, the electron beam can be emitted also from the photocathode surface located at a position away from the optical axis of the electron beam optical system. The generated electron beam is deflected by the deflector and forms an image on the sensitive substrate through a predetermined orbit. Therefore, the exposure transfer can be performed in a wide range without moving the photocathode surface or the sensitive substrate, thereby improving the throughput. The deflection of the electron beam is the same as the method of deflecting the electron beam passing through the reticle and forming an image on the sensitive substrate through a predetermined trajectory in a conventional electron beam exposure transfer apparatus. As described above, the deflection operation is simplified because the existence of the beam need not be considered.

【0018】前記課題を解決するための第3の手段は、
前記第2の手段であって、前記走査光学系が、光源から
の光を光軸上の1点から放出されるような回動走査光に
変え、さらに、その光を光軸に平行な走査光に変換する
ものであって、回動走査光が光軸となす角と、それに対
する平行走査光が光軸から離れている距離とが比例関係
にあるような走査光を形成するものであることを特徴と
するもの(請求項3)である。
A third means for solving the above-mentioned problem is as follows.
The second means, wherein the scanning optical system changes light from a light source into rotational scanning light emitted from one point on an optical axis, and further converts the light into scanning light parallel to the optical axis. The scanning light is converted into light, and forms a scanning light in which the angle between the rotational scanning light and the optical axis and the distance of the parallel scanning light away from the optical axis are proportional to the angle. (Claim 3).

【0019】本手段においては、例えば振動ミラー等に
より、光源から出た光を回動走査光に変える。このと
き、光源の虚像が、光軸上で固定された位置となるよう
にする。そして、fθレンズ(前方焦点から入射する光
線が光軸となす角と、出射する平行光線が出射する位置
と光軸との距離とが比例するレンズ)等を使用し、回動
走査光が光軸となす角と、それに対する平行走査光が光
軸から離れている距離とが比例関係にあるようにする。
In this means, the light emitted from the light source is converted into rotational scanning light by, for example, a vibrating mirror or the like. At this time, the virtual image of the light source is set at a fixed position on the optical axis. Then, using a fθ lens (a lens in which the angle between the light beam incident from the front focal point and the optical axis and the distance between the position where the emitted parallel light beam is emitted and the optical axis) is used, etc. The angle between the axis and the distance from which the parallel scanning light is separated from the optical axis is proportional to the angle.

【0020】このようにすると、回動走査光が光軸とな
す角を知れば、平行走査光が光軸からどの程度離れた光
電陰極の位置を照射しているかが分かる。回動走査光が
光軸となす角は、回動走査光を作るミラー等の角度から
知ることができる。よって、本手段においては、走査光
の制御が容易になると共に、走査光と電子線光学系の偏
向器との同調がとり易くなる。
In this way, knowing the angle between the rotational scanning light and the optical axis, it is possible to know how far the parallel scanning light irradiates the position of the photocathode from the optical axis. The angle that the rotation scanning light forms with the optical axis can be known from the angle of a mirror or the like that generates the rotation scanning light. Therefore, in this means, the control of the scanning light becomes easy, and the synchronization of the scanning light with the deflector of the electron beam optical system becomes easy.

【0021】前記課題を解決するための第4の手段は、
前記第1の手段から第3の手段のうちいずれかの電子線
露光装置を使用し、光電陰極上のマスク膜に形成された
パターンを、ウェハー等に露光転写する工程を有してな
ることを特徴とする半導体デバイスの製造方法(請求項
4)である。
A fourth means for solving the above problem is as follows.
A step of exposing and transferring the pattern formed on the mask film on the photocathode to a wafer or the like using the electron beam exposure apparatus of any of the first to third means. A method of manufacturing a semiconductor device (claim 4).

【0022】本手段においては、レチクルやマスクを使
用していないので、これらを有することに起因する問題
点が解消され、簡単に露光転写の原版を製造することが
できると共に、収差を低減し、転写精度を向上させるこ
とができる。
In this means, since no reticle or mask is used, the problems caused by having these are eliminated, and an original plate for exposure transfer can be easily manufactured, and aberrations can be reduced. Transfer accuracy can be improved.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例
を、図を用いて説明する。図1に本発明の実施の形態で
ある電子線露光装置の光学系の概要図を示す。図1にお
いては、電子線を偏向させた場合の軌道は省略し、近軸
軌道のみを示す。図1において、1は電子線源、2は透
明基板、3は光電陰極膜、4はマスク膜、5は陽極、6
は第一投影レンズ、7は第二投影レンズ、8はウェハ、
9は散乱線吸収開口、10は電子線、11は励起光、1
2はfθレンズである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic diagram of an optical system of an electron beam exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the trajectory when the electron beam is deflected is omitted, and only the paraxial trajectory is shown. In FIG. 1, 1 is an electron beam source, 2 is a transparent substrate, 3 is a photocathode film, 4 is a mask film, 5 is an anode, 6
Is a first projection lens, 7 is a second projection lens, 8 is a wafer,
9 is a scattered radiation absorption aperture, 10 is an electron beam, 11 is excitation light, 1
2 is an fθ lens.

【0024】電子線源1は、透明基板2と、透明基板2
上に成膜された光電陰極膜3と、光電陰極膜3上に成膜
され、転写すべきパターンの反転パターンを有するマス
ク膜4から構成される。光電陰極膜3は例えば、金、白
金などの金属、低仕事関数材料や、小さいもしくは負の
電子親和力を有する半導体から成る。マスク膜4は例え
ば、重金属や、膜中電子の平均自由行程が短い非晶質絶
縁体などで形成される。
The electron beam source 1 comprises a transparent substrate 2 and a transparent substrate 2
It comprises a photocathode film 3 formed thereon and a mask film 4 formed on the photocathode film 3 and having an inverted pattern of a pattern to be transferred. The photocathode film 3 is made of, for example, a metal such as gold or platinum, a low work function material, or a semiconductor having a small or negative electron affinity. The mask film 4 is formed of, for example, heavy metal or an amorphous insulator having a short mean free path of electrons in the film.

【0025】光電陰極膜3の裏側から光電子を励起する
ための励起光11を照射する。このとき、励起光11の
照射領域は1サブフィールドに相当している。この励起
光11は走査光学系によって、電子線源1上を走査され
る。走査光学系は、例えばfθレンズ14等から成るよ
うな光学系である。励起光11の照射領域の電子線源1
からは、電子線10が放出され、陽極5によって加速さ
れる。加速された電子線10は第一投影レンズ6および
第二投影レンズ7により、ウェハ8上に電子線源1の像
を結像する。
Excitation light 11 for exciting photoelectrons is irradiated from the back side of the photocathode film 3. At this time, the irradiation area of the excitation light 11 corresponds to one subfield. The excitation light 11 is scanned on the electron beam source 1 by a scanning optical system. The scanning optical system is an optical system including, for example, the fθ lens 14 and the like. Electron beam source 1 in the irradiation area of excitation light 11
Emits an electron beam 10 and is accelerated by the anode 5. The accelerated electron beam 10 forms an image of the electron beam source 1 on the wafer 8 by the first projection lens 6 and the second projection lens 7.

【0026】詳細な電子線光学系の説明は省略するが、
電子線源1の光電陰極膜3をレチクルと考えて、従来の
電子線光学系と同じような構成とすればよい。ただし、
電子線源1にはレチクルの梁に相当するようなものが無
いので、偏向器による補正はその分だけ軽減される。
Although a detailed description of the electron beam optical system is omitted,
Considering the photocathode film 3 of the electron beam source 1 as a reticle, the configuration may be the same as that of a conventional electron beam optical system. However,
Since there is no electron beam source 1 corresponding to the beam of the reticle, the correction by the deflector is reduced correspondingly.

【0027】図2に図1に示した実施の形態において、
励起光を走査し、電子線源1の光軸から離れた部分を照
射した場合におけるビーム偏向形態を示す。図2におい
て、10a、10bは電子線、11a、11bは励起
光、13は励起光源、14はスキャナ、15は偏向器を
示し、その他の符号は図1に示されたものと同じ構成要
素を示す。なお、図2においては、偏向器を除き、電子
線光学系の図示を省略している。
FIG. 2 shows the embodiment shown in FIG.
FIG. 4 shows a beam deflection mode when scanning with excitation light and irradiating a portion away from the optical axis of the electron beam source 1. In FIG. 2, 10a and 10b are electron beams, 11a and 11b are excitation lights, 13 is an excitation light source, 14 is a scanner, 15 is a deflector, and other reference numerals are the same as those shown in FIG. Show. In FIG. 2, the illustration of the electron beam optical system is omitted except for the deflector.

【0028】励起光源13から出射した励起光は、走査
光学系により走査光に変えられ、電子線源1の透明基板
2上を、例えば11a→11bのようにx軸方向に走査
する。走査光学系は光スキャナ14およびfθレンズ1
2等から成る。光スキャナー14は、励起光の照射点を
中心として回動し、励起光源13の虚像を、光軸上の一
定点に形成するようになっている。そして、この一定点
が、fθレンズの前方焦点に位置している。
The excitation light emitted from the excitation light source 13 is converted into scanning light by a scanning optical system, and scans the transparent substrate 2 of the electron beam source 1 in the x-axis direction, for example, 11a → 11b. The scanning optical system is the optical scanner 14 and the fθ lens 1
It consists of 2 etc. The optical scanner 14 rotates around the irradiation point of the excitation light, and forms a virtual image of the excitation light source 13 at a fixed point on the optical axis. This fixed point is located at the front focal point of the fθ lens.

【0029】従って、光スキャナ14がθだけ回動する
と、前記一定点から放出される励起光が2θだけ傾いて
fθレンズ12の光軸から離れた位置に入射するが、f
θレンズにおいては、焦点からある入射角をもって入射
した光は、光軸から入射角に比例した距離だけ離れた位
置から平行光となって出射する。よって、光スキャナ1
4の回動角と励起光の偏向量が比例するので、励起光偏
向量の制御が容易となり、電子線源1やウェハ8を移動
させる際の同期機構が簡便になる。
Therefore, when the optical scanner 14 rotates by θ, the excitation light emitted from the fixed point is inclined by 2θ and is incident on a position away from the optical axis of the fθ lens 12, but f
In the θ lens, light incident at a certain incident angle from the focal point is output as parallel light from a position away from the optical axis by a distance proportional to the incident angle. Therefore, the optical scanner 1
Since the rotation angle of 4 and the amount of deflection of the excitation light are proportional to each other, the control of the amount of deflection of the excitation light is easy, and the synchronization mechanism for moving the electron beam source 1 and the wafer 8 is simplified.

【0030】励起光11a、11bの照射によって得ら
れた電子線10a、10bはウェハ8に投影レンズ(不
図示)と偏向器15によって偏向・結像される。電子線
10のパターン発生のために形成されたマスク膜4は光
電陰極3を介して透明基板1上に形成されているため、
サブフィールド毎に梁を持たせる必要が無い。従って、
電子線源1側の電子線の偏向量とウェハ側の電子線の偏
向量との比を縮小倍率で維持できるため、収差が小さく
なり、良好な像を形成することができる。また、光スキ
ャナ14の回転角に合わせて電子線の偏向量を決定して
やればよいので、光走査系と電子線光学系の偏向器の制
御の同期を簡単にとることができる。
The electron beams 10a and 10b obtained by the irradiation of the excitation lights 11a and 11b are deflected and imaged on the wafer 8 by a projection lens (not shown) and a deflector 15. Since the mask film 4 formed for generating the pattern of the electron beam 10 is formed on the transparent substrate 1 via the photocathode 3,
There is no need to have a beam for each subfield. Therefore,
Since the ratio between the amount of deflection of the electron beam on the electron beam source 1 side and the amount of deflection of the electron beam on the wafer side can be maintained at a reduced magnification, aberration is reduced, and a good image can be formed. In addition, since the deflection amount of the electron beam may be determined according to the rotation angle of the optical scanner 14, the control of the deflectors of the optical scanning system and the electron beam optical system can be easily synchronized.

【0031】図3に本発明に係る電子線源1の作製プロ
セスの例を示す。透明基板2上に光電陰極3を成膜する
(a)。これは前述したように金、白金などの金属、低仕
事関数材料、または低/負の電子親和力を有する半導体
材料などからなる。次にマスク膜4を成膜する(b)。こ
れは前述したように重金属または膜中電子の平均自由行
程の短い非晶質絶縁体などから成る。次にレジスト16
を塗付し、リソグラフィによりウェハに転写したいパタ
ーンの反転パターンをパターニングし(c)、マスク膜4
をエッチングし(d)、レジスト16を除去する(e)。
FIG. 3 shows an example of a manufacturing process of the electron beam source 1 according to the present invention. Photocathode 3 is formed on transparent substrate 2
(a). This is made of a metal such as gold or platinum, a low work function material, or a semiconductor material having a low / negative electron affinity as described above. Next, a mask film 4 is formed (b). This is made of a heavy metal or an amorphous insulator having a short mean free path of electrons in the film as described above. Next, resist 16
Is applied, and the reverse pattern of the pattern to be transferred to the wafer by lithography is patterned (c).
Is etched (d), and the resist 16 is removed (e).

【0032】図4は、本発明の半導体デバイス製造方法
の実施の形態の一例を示すフローチャートである。この
例の製造工程は以下の各主工程を含む。 ウェハを製造するウェハ製造工程(又はウェハを準備
するウェハ準備工程) 露光に使用する電子線源を製作する電子線源製造工程
(又は電子線源を準備する電子線源準備工程) ウェハに必要な加工処理を行うウェハブロセッシング
工程 ウェハ上に形成されたチップを1個ずつ切り出し、動
作可能にならしめるチップ組立工程 できたチップを検査するチップ検査工程 なお、それぞれの工程はさらにいくつかのサブ工程から
なっている。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of the embodiment of the semiconductor device manufacturing method of the present invention. The manufacturing process of this example includes the following main processes. Wafer manufacturing process for manufacturing a wafer (or wafer preparation process for preparing a wafer) Electron beam source manufacturing process for manufacturing an electron beam source used for exposure (or electron beam source preparing process for preparing an electron beam source) Wafer processing process for processing processing Chip assembly process for cutting out chips formed on the wafer one by one and making them operable Chip inspection process for inspecting the completed chips It consists of processes.

【0033】これらの主工程の中で、半導体のデバイス
の性能に決定的な影響を及ぼす主工程がウェハプロセッ
シング工程である。この工程では、設計された回路パタ
ーンをウェハ上に順次積層し、メモリやMPUとして動
作するチップを多数形成する。このウェハプロセッシン
グ工程は以下の各工程を含む。 絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、あるいは電極部を
形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成工程(CVDや
スパッタリング等を用いる) この薄膜層やウェハ基板を酸化する酸化工程 薄膜層やウェハ基板等を選択的に加工するためにレジ
ストのパターンを形成するリソグラフィー工程 レジストパターンに従って薄膜層や基板を加工するエ
ッチング工程(例えばドライエッチング技術を用いる) イオン・不純物注入拡散工程 レジスト剥離工程 さらに加工されたウェハを検査する検査工程 なお、ウェハプロセッシング工程は必要な層数だけ繰り
返し行い、設計通り動作する半導体デバイスを製造す
る。
Among these main steps, the main step that has a decisive effect on the performance of the semiconductor device is the wafer processing step. In this step, designed circuit patterns are sequentially stacked on a wafer to form a large number of chips that operate as memories and MPUs. This wafer processing step includes the following steps. A thin film forming step (using CVD, sputtering, etc.) for forming a dielectric thin film, a wiring portion, or a metal thin film for forming an electrode portion to be an insulating layer (using CVD or sputtering, etc.) An oxidation process for oxidizing the thin film layer or the wafer substrate Lithography process to form resist pattern to selectively process etc. Etching process to process thin film layer and substrate according to resist pattern (for example, using dry etching technology) Ion / impurity implantation / diffusion process Resist stripping process Inspection Step of Inspecting Wafer The wafer processing step is repeatedly performed for a required number of layers to manufacture a semiconductor device that operates as designed.

【0034】図5は、図4のウェハプロセッシング工程
の中核をなすリソグラフィー工程を示すフローチャート
である。このリソグラフィー工程は以下の各工程を含
む。 前段の工程で回路パターンが形成されたウェハ上にレ
ジストをコートするレジスト塗布工程 レジストを露光する露光工程 露光されたレジストを現像してレジストのパターンを
得る現像工程 現像されたレジストパターンを安定化させるためのア
ニール工程 以上の半導体デバイス製造工程、ウェハプロセッシング
工程、リソグラフィー工程については、周知のものであ
り、これ以上の説明を要しないであろう。
FIG. 5 is a flowchart showing a lithography step which is the core of the wafer processing step shown in FIG. This lithography step includes the following steps. A resist coating step of coating a resist on a wafer on which a circuit pattern has been formed in the preceding step An exposing step of exposing the resist A developing step of developing the exposed resist to obtain a resist pattern Stabilizing the developed resist pattern The above-described semiconductor device manufacturing process, wafer processing process, and lithography process are well known, and will not require further explanation.

【0035】この実施の形態においては、前記図4の
、の工程に、本発明に係る電子線露光装置を使用
し、レチクルやマスクを使用していないので、レチクル
やマスクが有する問題を解消することができ、簡単な方
法で、転写精度良く、パターンをウェハに露光転写する
ことができる。
In this embodiment, since the electron beam exposure apparatus according to the present invention is used in the step of FIG. 4 and no reticle or mask is used, the problem of the reticle or mask is solved. The pattern can be exposed and transferred onto the wafer by a simple method with good transfer accuracy.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項1に係る発明においては、レチクルやマスクを使用せ
ず、電子線源から放出される電子線をパターン化してい
るので、前述のようなレチクルやマスクに起因する問題
点が解消される。また、透明基板はある程度の厚みとし
て強度を持たせることができるので、レチクルやマスク
で必要とされた梁が必要でなくなり、電子線源のパター
ンの像を、所定の縮小倍率で転写すれば感応基板に所望
のパターンが転写されることになるので、収差が大きく
なることがない。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the electron beam emitted from the electron beam source is patterned without using a reticle or a mask. Such a problem caused by the reticle or the mask is solved. In addition, since the transparent substrate can have a certain thickness to have strength, the beams required for the reticle or mask are not required, and the image of the pattern of the electron beam source can be transferred at a predetermined reduction magnification. Since the desired pattern is transferred to the substrate, the aberration does not increase.

【0037】請求項2に係る発明においては、光電陰極
面や感応基板を動かさずに広い範囲の露光転写を行うこ
とができるので、スループットが向上する。請求項3に
係る発明においては、走査光の制御が容易になると共
に、走査光と電子線光学系の偏向器との同調がとり易く
なる。
According to the second aspect of the present invention, since a wide range of exposure and transfer can be performed without moving the photocathode surface or the sensitive substrate, the throughput is improved. According to the third aspect of the present invention, the control of the scanning light is facilitated, and the tuning of the scanning light with the deflector of the electron beam optical system is facilitated.

【0038】請求項4に係る発明においては、レチクル
やマスクを使用していないので、これらを有することに
起因する問題点が解消され、簡単に露光転写の原版を製
造することができると共に、収差を低減し、転写精度を
向上させることができる。よって、微細パターンを有す
る半導体デバイスを、スループットよく製造することが
できる。
In the invention according to the fourth aspect, since no reticle or mask is used, the problem caused by having these is eliminated, and an original plate for exposure transfer can be easily manufactured, and aberrations can be easily obtained. And transfer accuracy can be improved. Therefore, a semiconductor device having a fine pattern can be manufactured with high throughput.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態である電子線露光装置の光
学系の概要図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of an optical system of an electron beam exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した実施の形態において、励起光を走
査し、電子線源1の光軸から離れた部分を照射した場合
におけるビーム偏向形態を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a beam deflection mode when the excitation light is scanned to irradiate a portion of the electron beam source 1 away from the optical axis in the embodiment shown in FIG.

【図3】本発明に係る電子線源の作製プロセスの例を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a manufacturing process of an electron beam source according to the present invention.

【図4】本発明の実施の形態の1例である半導体デバイ
スの製造方法を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a method for manufacturing a semiconductor device as an example of an embodiment of the present invention.

【図5】リソグラフィー工程の概要を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an outline of a lithography step.

【図6】従来の分割転写方式の電子線露光装置の光学系
の概要図である。
FIG. 6 is a schematic view of an optical system of a conventional split transfer type electron beam exposure apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…電子線源、2…透明基板、3…光電陰極膜、4…マ
スク膜、5…陽極、6…第一投影レンズ、7…第二投影
レンズ、8…ウェハ、9…散乱線吸収開口、10…電子
線、10a、10b…電子線、11…励起光、11a、
11b…励起光、12…fθレンズ、13…励起光源、
14…スキャナ、15…偏向器、16…レジスト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron beam source, 2 ... Transparent substrate, 3 ... Photocathode film, 4 ... Mask film, 5 ... Anode, 6 ... First projection lens, 7 ... Second projection lens, 8 ... Wafer, 9 ... Scattering ray absorption aperture , 10 ... electron beam, 10a, 10b ... electron beam, 11 ... excitation light, 11a,
11b: excitation light, 12: fθ lens, 13: excitation light source,
14 scanner, 15 deflector, 16 resist

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 透明基板上に成膜された光電陰極と、光
電陰極上に形成され、感応基板に形成したいパターンを
有する、電子放射を防ぐマスク膜と、光電陰極から電子
線を放射させるような励起光を発生する光源とを有して
なることを特徴とする電子線露光装置。
1. A photocathode formed on a transparent substrate, a mask film formed on the photocathode and having a pattern to be formed on a sensitive substrate for preventing electron emission, and an electron beam emitted from the photocathode. An electron beam exposure apparatus, comprising: a light source that generates exciting light.
【請求項2】 前記励起光を、光電陰極上を走査する走
査光とする走査光学系と、発生した電子線を偏向させる
偏向器とを有してなることを特徴とする請求項1に記載
の電子線露光装置。
2. The apparatus according to claim 1, further comprising: a scanning optical system that uses the excitation light as scanning light for scanning the photocathode, and a deflector that deflects the generated electron beam. Electron beam exposure equipment.
【請求項3】 請求項2に記載の電子線露光装置であっ
て、前記走査光学系が、光源からの光を光軸上の1点か
ら放出されるような回動走査光に変え、さらに、その光
を光軸に平行な走査光に変換するものであって、回動走
査光が光軸となす角と、それに対する平行走査光が光軸
から離れている距離とが比例関係にあるような走査光を
形成するものであることを特徴とする電子線露光装置。
3. The electron beam exposure apparatus according to claim 2, wherein the scanning optical system changes light from the light source into rotational scanning light emitted from one point on the optical axis. , Which converts the light into scanning light parallel to the optical axis, wherein the angle formed by the rotational scanning light and the optical axis and the distance from which the parallel scanning light is separated from the optical axis are in a proportional relationship. An electron beam exposure apparatus that forms such scanning light.
【請求項4】 請求項1から請求項3のうちいずれか1
項に記載の電子線露光装置を使用し、光電陰極上のマス
ク膜に形成されたパターンを、ウェハー等に露光転写す
る工程を有してなることを特徴とする半導体デバイスの
製造方法。
4. One of claims 1 to 3
13. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of exposing and transferring a pattern formed on a mask film on a photocathode to a wafer or the like, using the electron beam exposure apparatus described in the above section.
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