JP2001283757A - 電子銃、露光装置及び半導体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電子ビーム強度の面内均一性の得られる範囲を
広げること。 【解決手段】電子ビームをオン・オフするための電子銃
１０内に設けられたブランキング電極２３の各電極２３
ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄに、電子ビームを微小に振
るための走査信号（鋸歯状波信号Ｓ_ｙ、鋸歯状波信号Ｓ
_ｙ ^＊、加算信号（Ｓ_ｘ＋Ｓ_ｂ）、加算信号（Ｓ_ｘ＋
Ｓ_ｂ）^＊を送出する制御回路１１を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビーム（Ｅ
Ｂ）を利用した観察装置、例えばＳＥＭ（走査型電子顕
微鏡）やＴＥＭ（透過電子顕微鏡）、半導体ウエハなど
の微細パターンを露光するための露光装置（ＥＢ露光）
に係わり、特に電子ビームを放射する電子銃、この電子
銃を用いた露光装置及びこの露光処理を用いた製造半導
体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９はＥＢ露光装置の構成図である。電
子銃１のビーム軸上には、第１の成形アパーチャ２、成
形偏向器（大偏向）３、第２の成形アパーチャ（以下、
ステンシルマスクと称する）４、振戻し偏向器５、ブラ
ンキング電極６、倍率補正レンズ７、偏向器及び集束レ
ンズ８が配置されている。

【０００３】このＥＢ露光装置であれば、電子銃１から
出射された電子ビームは、第１の成形アパーチャ２によ
り成形され、次の成形偏向器３により大偏向されてステ
ンシルマスク４に照射される。このステンシルマスク４
には、半導体ウエハ９に露光すべき微細パターンが複数
形成されている。成形偏向器３は、ステンシルマスク４
に形成された複数の微細パターンのうち半導体ウエハ９
に露光すべき微細パターンに電子ビームが照射されるよ
うに偏向する。

【０００４】このステンシルマスク４を通過した電子ビ
ームは、振戻し偏向器５によりビーム軸上に振り戻さ
れ、次のブランキング電極６を通過し、次の倍率補正レ
ンズ７により倍率補正され、偏向器及び集束レンズ８に
より集束されて半導体ウエハ９の面上に照射される。こ
れにより、ＥＢ露光、すなわち半導体ウエハ９の面上に
は、ステンシルマスク４の微細パターンが縮小投影され
て転写される。

【０００５】なお、ブランキング電極６は、電子ビーム
をオン・オフするもので、オンのときは電子ビームをビ
ーム軸上に位置させ、オフのときには電子ビームをビー
ム軸上から外して倍率補正レンズ７から偏向器及び集束
レンズ８側に進行しないようにしている。

【０００６】このようなＥＢ露光装置に用いられる電子
銃１のエミッタ陰極としては、例えばＦＥＧ／ＴＦＥ、
ＬａＢ_６などがある。一般的に、ＥＢ露光装置の分野で
は、色収差の低減が重要であり、これを鑑みると、ＦＥ
Ｇ／ＴＦＥ（熱電界方式）のエミッタ陰極は、ＬａＢ_６
のエミッタ陰極に比較してエネルギー幅１／５の好まし
い性能を持っている。

【０００７】ところが、ＦＥＧ／ＴＦＥのエミッタ陰極
は、大きい角電流密度、すなわち効率よく電子ビームを
ステンシルマスク４に集めること、換言すれば小さい収
差で電子ビームをステンシルマスク４に集めることを得
ることが困難となっている。

【０００８】この対策として、磁界界浸に永久磁石を用
いたもの（特願平９−２５６８３９号）、永久磁石部の
磁極を電子銃電極と一体化したもの（特願平１０−１６
４９５８号）、永久磁石による磁界をコイルで微調整す
るもの（特願平１０−２６３１５１号）、冷却装置を組
み込みサプレッサ電極などに磁性体を使用したもの（特
願平１１−８９１７２号）などが提案されている。

【０００９】一般に、可変成形型ＥＢ露光装置や部分一
括型ＥＢ露光装置に使用される電子銃は、電子ビームを
半導体ウエハ面上に対してスポットでなく面状に形成し
て照射するので、電子ビームの照射エリア内のビーム強
度の面内均一性が重用となっている。このビーム強度の
面内均一性の程度は、数十％から数％以下が必要とされ
ている。

【００１０】電子ビームを面状に照射するために、Ｌａ
Ｂ_６では、フィラメントの先端をフラットに加工した
り、又はＬａＢ_６から出射された広がった電子ビームの
一部を使うなどして対応している。このとき、エミッタ
陰極の先端部分のサイズは、数十μｍ角から数ｍｍ角で
ある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記図９に示すＥＢ露
光装置の電子銃１としては、上記ＬａＢ_６のエミッタ陰
極が使用されている。このＬａＢ_６のエミッタ陰極によ
って、面内ビーム強度の均一性が数十％から数％の電子
銃１を得ている。

【００１２】一方、色収差の低減のために使用される上
記ＦＥＧ／ＴＦＥのエミッタ陰極は、先端が数μｍ以下
の非常に小さな形状をしているのが一般的である。これ
は、電界強度で電子を引っ張るためには、先端の曲率半
径が小さくないと、必要とする電界強度、数ＭＶ／ｃｍ
に到達しないからである。

【００１３】このようにＦＥＧ／ＴＦＥのエミッタ陰極
の先端の曲率半径が小さいため、電子ビームの強度は、
図１０に示すように面内均一性が数％以下の得られる範
囲δがＬａＢ_６とのサイズ比に比例したような、小さな
エリアに限られてしまう。例えば、ＬａＢ_６が数百μ
ｍ、ＴＦＥがサブμｍとすれば、これらは１／１０００
の比率である。

【００１４】そこで本発明は、電子ビーム強度の面内均
一性の得られる範囲を広げることができる電子銃を提供
することを目的とする。

【００１５】又、本発明は、電子ビーム強度の面内均一
性の得られる範囲を広げて露光ができる露光装置を提供
することを目的とする。

【００１６】又、本発明は、電子ビーム強度の面内均一
性の範囲を広げた電子ビームを用いて半導体を製造でき
る半導体の製造方法を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載による本発
明は、陰極で発生した電子を陽極により加速して電子ビ
ームとして出射する電子銃において、電子ビームを所定
の振り幅で微小に振る電子ビーム振り手段を具備した電
子銃である。

【００１８】請求項２記載による本発明は、請求項１記
載の電子銃において、電子ビーム振り手段は、電子ビー
ムを照射するショット時間内に電子ビームを微小に振ら
すものである。

【００１９】請求項３記載による本発明は、請求項１又
は２記載の電子銃において、電子ビーム振り手段は、電
子ビームをオン・オフするためのブランキング電極と、
このブランキング電極に電子ビームを微小に振るための
走査信号を送出する制御回路とを有するものである。

【００２０】請求項４記載による本発明は、請求項１又
は２記載の電子銃において、電子ビーム振り手段は、電
子ビームをオン・オフするためのブランキング電極と、
このブランキング電極を機械的に移動させる移動機構と
を有するものである。

【００２１】請求項５記載による本発明は、電子銃から
出射された電子ビームをマスクに照射し、このマスクを
通過した電子ビームを被処理体に照射する露光装置にお
いて、電子ビームの被処理体への露光ショット時間内
に、電子銃から出射された電子ビームを所定の振り幅で
微小に振る電子ビーム振り手段を具備した露光装置であ
る。

【００２２】請求項６記載による本発明は、請求項５記
載の露光装置において、電子ビーム振り手段は、電子ビ
ームをオン・オフするためのブランキング電極と、この
ブランキング電極に電子ビームを微小に振るための走査
信号を送出する制御回路とを有するものである。

【００２３】請求項７記載による本発明は、請求項５記
載の露光装置において、電子ビーム振り手段は、電子ビ
ームをオン・オフするためのブランキング電極と、この
ブランキング電極を機械的に移動させる移動機構とを有
するものである。

【００２４】請求項８記載による本発明は、電子銃から
出射された電子ビームをマスクに照射し、このマスクを
通過した電子ビームを半導体ウエハに照射して露光処理
により半導体を製造する半導体の製造方法において、露
光処理プロセス時に、電子ビームを半導体ウエハに照射
する露光ショット時間内に、電子ビームを微小に振らす
半導体の製造方法である。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。なお、図９と同一部分に
は同一符号を付してその詳しい説明は省略する。

【００２６】図１はＥＢ露光装置の構成図である。電子
銃１０には、電子ビームを所定の振り幅で微小に振る電
子ビーム振り手段としての制御回路１１が接続されてい
る。

【００２７】図２は電子銃１０の具体的な構成図であ
る。ＴＦＥのエミッタ陰極１２から放出される電子ビー
ムのビーム軸上には、サプレッサ電極１３、イクストラ
クタ電極１４、レンズ１５、アノード１６及びブランキ
ングアパーチャ１７が並んで設けられている。なお、ブ
ランキングアパーチャ１７には、その中心に数μｍから
数十μｍの小孔が形成されている。

【００２８】イクストラクタ電極１４の半径方向外側に
は、磁極ユニット（マグネットアセンブリ）１８が設け
られている。この磁極ユニット１８は、永久磁石１９、
外側磁極２０及び内側磁極２１から構成されている。

【００２９】又、アノード１６とブランキングアパーチ
ャ１７との間には、アライメントコイル２２とブランキ
ング電極２３とが配置されている。

【００３０】ブランキング電極２３は、静電方式のもの
で、上記同様に、電子ビームをオン・オフするもので、
オンのときは電子ビームをビーム軸上に位置させ、オフ
のときには電子ビームをビーム軸上から外してブランキ
ングアパーチャ１７の前方に進行しないようにしてい
る。

【００３１】図３はかかるブランキング電極２３の構成
図である。このブランキング電極２３は、円筒状に４つ
の電極（Ｄ_ｘ＋、Ｄ_ｘ−、Ｄ_ｙ＋、Ｄ_ｙ−）２３ａ、２
３ｂ、２３ｃ、２３ｄを配置して構成されている。これ
ら電極２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄのうち２つの電
極（Ｄ_ｘ＋、Ｄ_ｘ−）２３ａ、２３ｂが対向配置され、
他の２つの電極（Ｄ_ｙ＋、Ｄ_ｙ−）２３ｃ、２３ｄが対
向配置されている。そして、このブランキング電極２３
は、円筒状に配置された４つの電極２３ａ、２３ｂ、２
３ｃ、２３ｄの中空部に電子ビームが通過するようにビ
ーム軸上に配置されている。

【００３２】上記制御回路１１は、電子ビームを半導体
ウエハ９の面上に照射する露光ショット時間内に電子ビ
ームを微小に振らすために、ブランキング電極２３の４
つの電極２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄに対してそれ
ぞれ各走査信号を送出する機能を有している。

【００３３】図４はかかる制御回路１１の具体的な構成
図である。走査パルス発生回路（スキャニング・パルス
・ジェネレータ：ＳＰ−Ｇ）２４は、例えば図５に示す
ように周期τ（＝１nsec）のクロックパルス信号Ｐｌを
発生する機能を有している。このクロックパルス信号Ｐ
ｌは、ｙ方向の鋸歯状発生回路（ソウ・ウェイブ・ジェ
ネレータ：ＳＷ−Ｇ(y)）２５、ｘ方向の鋸歯状発生回
路（ソウ・ウェイブ・ジェネレータ：ＳＷ−Ｇ(x)）２
６及びブランキング信号発生回路（ブランキング・ジェ
ネレータ：ＢＬ−Ｇ）２７に供給されている。

【００３４】ｙ方向の鋸歯状発生回路２５は、走査パル
ス発生回路２４からのクロックパルス信号Ｐｌを入力
し、図５に示すようなクロックパルス信号Ｐｌに同期し
た鋸歯状波信号Ｓ_ｙを生成する機能を有している。この
鋸歯状発生回路２５は、第１のゲイン信号Ｇ_１によって
鋸歯状波信号Ｓ_ｙの波高値をコントロールするものとな
っている。

【００３５】このｙ方向の鋸歯状発生回路２５の出力端
子には、反転回路２８が接続され、鋸歯状発生回路２５
から出力された鋸歯状波信号Ｓ_ｙが反転回路２８によっ
て反転された鋸歯状波信号Ｓ_ｙ ^＊を得るものとなってい
る。

【００３６】これら鋸歯状波信号Ｓ_ｙ及び鋸歯状波信号
Ｓ_ｙ ^＊のうち鋸歯状波信号Ｓ_ｙは、ブランキング電極２
３のうち電極（Ｄ_ｙ＋）２３ｃに走査信号として供給さ
れ、鋸歯状波信号Ｓ_ｙ ^＊は、電極（Ｄ_ｙ−）２３ｄに走
査信号として供給される。

【００３７】ｘ方向の鋸歯状発生回路２６は、走査パル
ス発生回路２４からのクロックパルス信号Ｐｌを入力
し、図５に示すようなクロックパルス信号Ｐｌの周期τ
に基づく時間間隔ｎｘτに同期した鋸歯状波信号Ｓ_ｘを
生成する機能を有している。この鋸歯状発生回路２６
は、第２のゲイン信号Ｇ_２によって鋸歯状波信号Ｓ_ｘの
波高値をコントロールするものとなっている。

【００３８】ブランキング信号発生回路２７は、走査パ
ルス発生回路２４からのクロックパルス信号Ｐｌを入力
し、図５に示すようなクロックパルス信号Ｐｌの周期τ
に基づく時間間隔ｎｘτに同期したパルス状波信号Ｓ_ｂ
を生成する機能を有している。このブランキング信号発
生回路２７は、第３のゲイン信号Ｇ_３によってパルス状
波信号Ｓ_ｂの波高値をコントロールするものとなってい
る。

【００３９】これらｘ方向の鋸歯状発生回路２６とブラ
ンキングジェネレータ２７との各出力端子は、それぞれ
抵抗Ｒ_１、Ｒ_２を介して共通接続されて加算回路２９に
接続されている。この加算回路２９からは、鋸歯状波信
号Ｓ_ｘとパルス状波信号Ｓ_ｂとの加算信号（Ｓ_ｘ＋
Ｓ_ｂ）を得るものとなっている。

【００４０】この加算回路２９の出力端子には、反転回
路３０が接続され、加算回路２９から出力された加算信
号（Ｓ_ｘ＋Ｓ_ｂ）が反転回路３０によって反転された加
算信号（Ｓ_ｘ＋Ｓ_ｂ）^＊を得るものとなっている。

【００４１】これら加算信号（Ｓ_ｘ＋Ｓ_ｂ）及び反転さ
れた加算信号（Ｓ_ｘ＋Ｓ_ｂ）^＊のうち加算信号（Ｓ_ｘ＋
Ｓ_ｂ）は、ブランキング電極２３のうち電極（Ｄ_ｘ＋）
２３ａに走査信号として供給され、加算信号（Ｓ_ｘ＋Ｓ
_ｂ）^＊は、電極（Ｄ_ｘ−）２３ｂに走査信号として供給
される。

【００４２】次に、上記の如く構成された電子銃１０を
用いたＥＢ露光装置の作用について説明する。

【００４３】半導体製造の工程では、大きく分けてシリ
コンウエハの基板上にＩＣ回路を形成する前工程と、完
成した基板上のＩＣ回路を検査した後に基板を切り分
け、良品チップだけを例えばリードフレーム上に載せて
チップ上とリードフレーム上の電極同士をボンディング
し、モールド樹脂で封入して製品として完成させる後工
程とが行われる。このうち前工程では、基板上に少なく
とも成膜、レジスト塗布、パターン露光、エッチング、
レジスト塗布を繰り返し行って複数層のＩＣ構造を形成
している。

【００４４】この前工程におけるパターン露光のプロセ
スでは、電子ビーム（ＥＢ）を半導体ウエハ９の面上に
照射してステンシルマスク４の微細パターンを縮小投影
して転写することが行われる。

【００４５】以下、上記ＥＢ露光装置を用いたＥＢ露光
について説明する。

【００４６】電子銃１０のエミッタ陰極１２から放出さ
れた電子は、図２に示すようにイクストラクタ電極１４
で引き出され、これと同時に加速される。このイクスト
ラクタ電極１４を通過した電子は、アノード１６に引き
込まれようとして進み、これと同時に磁石ユニット１８
とレンズ１５とによってブランキングアパーチャ１７の
アパーチャ中心の小孔に集束するようにコントロールさ
れる。

【００４７】このとき電子ビームの位置（クロスオーバ
の点）に対するずれは、アライメントコイル２２により
調整され、図６に示すように電子ビームがブランキング
アパーチャ１７の数μｍの小孔（φ）の中心を通過す
る。

【００４８】この状態であれば、電子ビームは、ブラン
キングアパーチャ１７の小孔（φ）を通過するが、ブラ
ンキング電極２３に対して電圧が印加されると、図６に
示すようにこの電圧に対応した距離ｇだけ電子ビームは
移動し、ブランキングアパーチャ１７の小孔（φ）から
外れて電子ビームオフ、すなわち露光オフの状態とな
る。

【００４９】次に、露光オンのときの電子ビーム強度の
均一化の動作について説明する。

【００５０】制御回路１１の走査パルス発生回路２４
は、例えば図５に示すように周期τ（＝１nsec）のクロ
ックパルス信号Ｐｌを発生する。このクロックパルス信
号Ｐｌは、ｙ方向の鋸歯状発生回路２５、ｘ方向の鋸歯
状発生回路２６及びブランキング信号発生回路２７に供
給される。

【００５１】ｙ方向の鋸歯状発生回路２５は、クロック
パルス信号Ｐｌを入力し、図５に示すようなクロックパ
ルス信号Ｐｌに同期した鋸歯状波信号Ｓ_ｙを生成する。
このとき鋸歯状発生回路２５は、第１のゲイン信号Ｇ_１
によって鋸歯状波信号Ｓ_ｙの波高値がコントロールされ
る。

【００５２】このｙ方向の鋸歯状発生回路２５から出力
された鋸歯状波信号Ｓ_ｙは、反転回路２８によって反転
されて鋸歯状波信号Ｓ_ｙ ^＊となる。

【００５３】これら鋸歯状波信号Ｓ_ｙ及び鋸歯状波信号
Ｓ_ｙ ^＊のうち鋸歯状波信号Ｓ_ｙはブランキング電極２３
のうち電極（Ｄ_ｙ＋）２３ｃに走査信号として供給さ
れ、鋸歯状波信号Ｓ_ｙ ^＊は電極（Ｄ_ｙ−）２３ｄに走査
信号として供給される。

【００５４】これと共に、ｘ方向の鋸歯状発生回路２６
は、クロックパルス信号Ｐｌを入力し、図５に示すよう
なクロックパルス信号Ｐｌの周期τに基づく時間間隔ｎ
ｘτに同期した鋸歯状波信号Ｓ_ｘを生成する。この鋸歯
状発生回路２６は、第２のゲイン信号Ｇ_２によって鋸歯
状波信号Ｓ_ｘの波高値がコントロールされる。

【００５５】ブランキング信号発生回路２７は、クロッ
クパルス信号Ｐｌを入力し、図５に示すようなクロック
パルス信号Ｐｌの周期τに基づく時間間隔ｎｘτに同期
したパルス状波信号Ｓ_ｂを生成する。このブランキング
信号発生回路２７は、第３のゲイン信号Ｇ_３によってパ
ルス状波信号Ｓ_ｂの波高値がコントロールされる。

【００５６】これら鋸歯状波信号Ｓ_ｘとパルス状波信号
Ｓ_ｂとは、加算回路２９により加算されて加算信号（Ｓ
_ｘ＋Ｓ_ｂ）となる。。

【００５７】さらに、加算信号（Ｓ_ｘ＋Ｓ_ｂ）は、反転
回路３０により反転された加算信号（Ｓ_ｘ＋Ｓ_ｂ）^＊と
なる。

【００５８】しかるに、上記鋸歯状波信号Ｓ_ｙはブラン
キング電極２３のうち電極（Ｄ_ｙ＋）２３ｃに走査信号
として供給され、鋸歯状波信号Ｓ_ｙ ^＊は電極（Ｄ_ｙ−）
２３ｄに走査信号として供給される。これと共に、加算
信号（Ｓ_ｘ＋Ｓ_ｂ）はブランキング電極２３のうち電極
（Ｄ_ｘ＋）２３ａに走査信号として供給され、加算信号
（Ｓ_ｘ＋Ｓ_ｂ）^＊は電極（Ｄ_ｘ−）２３ｂに走査信号と
して供給される。

【００５９】ところで、初期状態では、電子ビームは、
図６及び図７に示すようにブランキングアパーチャ１７
の小孔（φ）から外れた点Ｐに位置している。

【００６０】上記の如く各鋸歯状波信号Ｓ_ｙ、Ｓ_ｙ ^＊、
各加算信号（Ｓ_ｘ＋Ｓ_ｂ）、（Ｓ_ｘ＋Ｓ_ｂ）^＊がそれぞ
れブランキング電極２３の各電極２３ｃ、２３ｄ、２３
ａ、２３ｂに印加中の図５に示す時刻ｔ_１において、パ
ルス状波信号Ｓ_ｂは、Ｓ_ｂ＝０（ＧＮＤ）となり、この
とき電子ビームは図６及び図７に示すブランキングアパ
ーチャ１７の原点Ｏに移動しようとする。

【００６１】この移動距離ｇは、時刻ｔ_１におけるブラ
ンギング信号発生回路２７に供給される第３のゲイン信
号Ｇ_３からコントロールされるパルス状波信号Ｓ_ｂの波
高値Ａ_ｓｂから、 ｇ＝ｋ・Ａ_ｓｂ …(1) となる。

【００６２】又、時刻ｔ_１においては、ｙ方向の鋸波状
発生回路２５から波高値（−１／２）・Ａ_ｓｙの鋸歯状
波信号Ｓ_ｙが発生し、ｘ方向の鋸波状発生回路２６から
波高値（−１／２）・Ａ_ｓｘの鋸歯状波信号Ｓ_ｘが発生
している。これにより、電子ビームは、図６に示すよう
にブランキングアパーチャ１７の原点Ｏからそれぞれ
（−１／２）・ｌｘ、（−１／２）・ｌｙだけずれた位
置に移動することになる。

【００６３】このときの電子ビームのｘ方向、ｙ方向の
各移動距離Ｌ_ｙ、Ｌ_ｘは、それぞれｙ方向の鋸波状発生
回路２５に供給される第１のゲイン信号Ｇ_１からコント
ロールされるパルス状波信号Ｓ_ｙの波高値Ａ_ｓｙから、 Ｌ_ｙ＝ｋ_ｙ・Ａ_ｓｙ …(2) ｘ方向の鋸波状発生回路２６に供給される第２のゲイン
信号Ｇ_２からコントロールされるパルス状波信号Ｓ_ｘの
波高値Ａ_ｓｘから、 Ｌ_ｘ＝ｋ_ｘ・Ａ_ｓｘ …(3) となる。

【００６４】ここで、図５に示すようにブランギング信
号発生回路２７から出力されるパルス状波信号Ｓ_ｂのＳ
_ｂ＝０となる時間（ｔ_１〜ｔ_２）中に、ブランキング電
極２３の各電極２３ｃ、２３ａにパルス状波信号Ｓ_ｙ、
パルス状波信号Ｓ_ｘが印加されると、電子ビームは、こ
れらパルス状波信号Ｓ_ｙ、Ｓ_ｘに従って上記式(2)、(3)
の関係を持って図６に示すように所定の振り幅で微小に
振られる、いわゆるジグザグ状にＸＹ平面内を移動す
る。

【００６５】図７は電子ビームがジグザグ状にＸＹ平面
内を移動する様子をＸ方向から示した図である。同図に
おいて横軸はＸ軸の距離、縦軸はＸ軸上の電子ビーム強
度を示している。図５に示す時刻ｔ_１においては、電子
ビームの中心は、位置Ｏ_１にあり、このときの電子ビー
ムの強度分布は、図７に示すように分布ａとなる。

【００６６】同様に、時刻ｔ_３においては、電子ビーム
の中心は、位置Ｏにあり、このときの電子ビームの強度
分布は分布ｂに示す。

【００６７】同様に、時刻ｔ_２においては、電子ビーム
の中心は、位置Ｏ_２にあり、このときの電子ビームの強
度分布は分布ｃに示す。

【００６８】これら電子ビームの中心位置Ｏ_１、Ｏ、Ｏ
_２におけるそれぞれの電子ビーム強度の均一な範囲は、
図７に示す電子ビーム強度グラフの中心部で領域δの範
囲にある。

【００６９】露光に寄与する電子ビーム強度、すなわち
半導体ウエハ９の面上に照射する露光ショット時間内の
電子ビーム強度は、時刻ｔ_１からｔ_２の積分値となる。
従って、図７に示すように電子ビームの中心位置Ｏ_１、
Ｏ、Ｏ_２における各分布ａ、ｂ、ｃの空間的な積分値分
布Σが露光ショットに寄与する電子ビーム強度となる。
このときの電子ビーム強度の均一部分（むらが数％以
下）は、図７に示す範囲ｌとなる。

【００７０】従って、電子ビーム強度の均一な部分は、
初期状態において範囲δであったものが、電子ビームを
所定の振り幅で微小に振る、いわゆるジグザグ状にＸＹ
平面内に移動させることで、半導体ウエハ９の面上に照
射する露光ショット時間内において範囲ｌにすることが
できる。

【００７１】このように電子銃１から出射された電子ビ
ーム強度の均一な部分が範囲ｌの電子ビームは、第１の
成形アパーチャ２により成形され、成形偏向器３により
大偏向されてステンシルマスク４に照射される。

【００７２】このステンシルマスク４を通過した電子ビ
ームは、振戻し偏向器５によりビーム軸上に振り戻さ
れ、倍率補正レンズ７により倍率補正され、偏向器及び
集束レンズ８により集束されて半導体ウエハ９の面上に
照射される。これにより、ＥＢ露光、すなわち半導体ウ
エハ９の面上には、ステンシルマスク４の微細パターン
が縮小投影されて転写される。

【００７３】このように上記一実施の形態においては、
電子ビームをオン・オフするためのブランキング電極２
３の各電極２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄに、電子ビ
ームを微小に振るための走査信号（鋸歯状波信号Ｓ_ｙ、
鋸歯状波信号Ｓ_ｙ ^＊、加算信号（Ｓ_ｘ＋Ｓ_ｂ）、加算信
号（Ｓ_ｘ＋Ｓ_ｂ）^＊）を送出する制御回路１１を備えた
ので、電子ビーム強度の面内均一性の得られる範囲を、
初期状態において範囲δであったものを半導体ウエハ９
の面上に照射する露光ショット時間内において範囲ｌに
広げることができる。そして、この電子ビーム強度の面
内均一性の範囲を広げた電子ビームを用いて露光を行な
って、半導体ウエハ９の製造ができる。

【００７４】詳しくは、露光ショット時間内に電子ビー
ムを微小に振ることによって電子ビーム強度の面内均一
性の範囲ｌは、従来の数μｍから数ｍｍへと任意の大き
な値を得ることができ、小さなエミッタ陰極１２で広い
電子ビーム強度の面内均一性の範囲ｌを得ることができ
る。

【００７５】従来では電子ビーム強度の面内均一性の範
囲δはエミッタ陰極のサイズに比例した値（数μｍ）で
あったために、これを可変することはできなかったが、
本発明では、電気的な信号、例えば制御回路１１に供給
する第１乃至第３のゲイン信号Ｇ_１、Ｇ_２、Ｇ_３を用い
て容易に制御することができる。

【００７６】従来では電子ビーム強度の面内均一性の範
囲δをＸＹ方向に別々に設定するにはエミッタ陰極を変
える必要があったが、本発明であれば、電気的な信号、
例えば制御回路１１に供給する第１乃至第３のゲイン信
号Ｇ_１、Ｇ_２、Ｇ_３を用いて容易に制御することができ
る。

【００７７】特殊な場合として、図８に示すように面内
で不均一な電子ビーム強度を得たい場合などにおいて
は、従来では不可能であったが、本発明では電気的な信
号、例えば鋸歯状波信号Ｓ_ｙ、鋸歯状波信号Ｓ_ｙ ^＊の波
形の曲線を用いて得ることができる。

【００７８】なお、本発明は、上記一実施の形態に限定
されるものでなく次の通りに変形してもよい。

【００７９】例えば、ブランキング電極２３は、図３に
示すように円筒を４分割にした構造となっているが、円
筒に限らず、例えば平行平板、楕円などの種々の形状に
してもよい。Ｙ方向に走査する必要のない場合には、円
筒などを２分割した２極構造としてもよく、又二次元に
走査する場合でも４分割に限らず、いわゆるオクタポー
ルの８分割、６分割、１２分割、その他の任意の均等、
不均等のＮ分割電極としてもよい。

【００８０】又、ブランキング電極２３は、図３に示す
ように静電方式を例示したが、電磁方式としてもよい。
又、ブランキング電極２３の分割磁極数も円筒などを２
分割した２極構造としてもよく、又二次元に走査する場
合でも４分割に限らず、いわゆるオクタポールの８分
割、６分割、１２分割、その他の任意の均等、不均等の
Ｎ分割電極とすることが可能である。

【００８１】又、ブランキング電極２３は、静電方式、
電磁方式のみに限らず、Ｘ方向は静電方式、Ｙ方向は電
磁方式などのように方式を混用することも可能である。

【００８２】又、ブランキング電極２３は、図３に示す
ようにＺ方向には分割しないタイプすなわちチルト／傾
きのみの走査を例示したが、Ｚ方向に対して任意の長さ
に２分割、３分割、Ｎ分割し、それぞれに印加する電圧
を適宜適当な比率に制御することによって、例えばチル
ト及びシフト走査のようにしてブランキングアパーチャ
１７への電子ビームの入射角を変えずに走査することが
可能である。

【００８３】ブランキング電極２３は、図３に示すよう
に電気電磁的に電子ビームを走査する方式に限らず、Ｘ
方向のみ、Ｙ方向のみ、又はＸＹ面内に機械的に走査し
て電子ビームを走査する方式とすることも可能である。
この場合の駆動機構は、ピエゾ素子やこのピエゾ素子に
限らず磁歪素子などで実現できる。機械的走査は、ＸＹ
面内の平行移動でなく、Ｚ方向の傾きを持ったチルト駆
動も可能であり、その他これらを組み合わせた任意の機
械的駆動により電子ビームを微小に振るように走査する
ようにしてもよい。

【００８４】又、ブランキング電極２３に走査信号を印
加して電子ビームを微小に振るようにしているが、電子
ビーム走査（照明ビーム均一化のための）のための偏向
器と、ブランキング用の電極とを分離することも可能で
ある。この場合の偏向器とブランキング用の電極とは、
それぞれ静電方式、電磁方式で実施する他に、これら静
電方式、電磁方式を任意の組み合わせで実施することが
可能である。

【００８５】制御回路１１から送出される各走査信号
（鋸歯状波信号Ｓ_ｙ、鋸歯状波信号Ｓ _ｙ ^＊、加算信号
（Ｓ_ｘ＋Ｓ_ｂ）、加算信号（Ｓ_ｘ＋Ｓ_ｂ）^＊）の信号形
態は、鋸歯状波形に限らず、三角波、サイン波、台形波
などの任意の曲線波形でもよい。又、いわゆるベクター
スキャンのように任意の空間位置に次々飛んでくるよう
なスキャンも可能である。又、これを乱数でランダムに
走査することも可能である。

【００８６】エミッタ陰極１２は、ＴＦＥを例示した
が、熱方式のＬａＢ６の他、タングステンフィラメン
ト、電界方式やＣＦＥ方式のフィラメントについても何
等支障なく適用できる。

【００８７】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、電
子ビーム強度の面内均一性の得られる範囲を広げること
ができる電子銃を提供できる。

【００８８】又、本発明によれば、電子ビーム強度の面
内均一性の得られる範囲を広げて露光ができる露光装置
を提供できる。

【００８９】又、本発明によれば、電子ビーム強度の面
内均一性の範囲を広げた電子ビームを用いて半導体を製
造できる半導体の製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるＥＢ露光装置の一実施の形態を
示す構成図。

【図２】本発明に係わるＥＢ露光装置の一実施の形態に
おける電子銃の具体的な構成図。

【図３】本発明に係わるＥＢ露光装置の一実施の形態に
おける電子銃のブランキング電極の構成図。

【図４】本発明に係わるＥＢ露光装置の一実施の形態に
おける制御回路の具体的な構成図。

【図５】本発明に係わるＥＢ露光装置の一実施の形態に
おける制御回路の動作タイミング図。

【図６】本発明に係わるＥＢ露光装置の一実施の形態に
おける電子ビームのジグザグ状にＸＹ平面内を移動する
挙動を示す図。

【図７】本発明に係わるＥＢ露光装置の一実施の形態に
おける電子ビームのジグザグ状にＸＹ平面内を移動する
様子をＸ方向から示した図。

【図８】本発明に係わるＥＢ露光装置の一実施の形態に
おいて面内で不均一な電子ビーム強度を得る場合を説明
するための図。

【図９】従来のＥＢ露光装置の構成図。

【図１０】電子ビームの強度分布を示す図。

【符号の説明】

２：第１の成形アパーチャ、 ３：成形偏向器 ４：第２の成形アパーチャ（ステンシルマスク） ５：振戻し偏向器 ６：ブランキング電極 ７：倍率補正レンズ ８：偏向器及び集束レンズ ９：半導体ウエハ １１：制御回路 １２：エミッタ陰極 １３：サプレッタ １４：イクストラクタ電極 １５：レンズ １６：アノード １７：ブランキングアパーチャ １８：磁極ユニット（マグネットアセンブリ） １９：永久磁石 ２０：外側磁極 ２１：内側磁極 ２２：アライメントコイル ２３：ブランキング電極 ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ：電極（Ｄ_ｘ＋、Ｄ
_ｘ−、Ｄ_ｙ＋、Ｄ_ｙ−） ２４：走査パルス発生回路（スキャニングパルスジェネ
レータ：ＳＰ−Ｇ） ２５：ｙ方向の鋸歯状発生回路（ソウウェイブジェネレ
ータ：ＳＷ−Ｇ(y)） ２６：ｘ方向の鋸歯状発生回路（ソウウェイブジェネレ
ータ：ＳＷ−Ｇ(x)） ２７：ブランキング信号発生回路（ブランキングジェネ
レータ：ＢＬ−Ｇ） ２８：反転回路 ２９：加算回路 ３０：反転回路

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H097 CA16 LA10 5C030 BB02 BB06 BB17 BC06 5C034 BB01 BB04 5F056 AA22 AA27 CB05 CB16 EA02 EA03 EA06

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陰極で発生した電子を陽極により加速し
   て電子ビームとして出射する電子銃において、 前記電子ビームを所定の振り幅で微小に振る電子ビーム
   振り手段を具備したことを特徴とする電子銃。
2. 【請求項２】 前記電子ビーム振り手段は、前記電子ビ
   ームを照射するショット時間内に前記電子ビームを微小
   に振らすことを特徴とする請求項１記載の電子銃。
3. 【請求項３】 前記電子ビーム振り手段は、前記電子ビ
   ームをオン・オフするためのブランキング電極と、 このブランキング電極に前記電子ビームを微小に振るた
   めの走査信号を送出する制御回路と、を有することを特
   徴とする請求項１又は２記載の電子銃。
4. 【請求項４】 前記電子ビーム振り手段は、前記電子ビ
   ームをオン・オフするためのブランキング電極と、 このブランキング電極を機械的に移動させる移動機構
   と、を有することを特徴とする請求項１又は２記載の電
   子銃。
5. 【請求項５】 電子銃から出射された電子ビームをマス
   クに照射し、このマスクを通過した前記電子ビームを被
   処理体に照射する露光装置において、 前記電子ビームの前記被処理体への露光ショット時間内
   に、前記電子銃から出射された前記電子ビームを所定の
   振り幅で微小に振る電子ビーム振り手段を具備したこと
   を特徴とする露光装置。
6. 【請求項６】 前記電子ビーム振り手段は、前記電子ビ
   ームをオン・オフするためのブランキング電極と、 このブランキング電極に前記電子ビームを微小に振るた
   めの走査信号を送出する制御回路と、 を有することを特徴とする請求項５記載の露光装置。
7. 【請求項７】 前記電子ビーム振り手段は、前記電子ビ
   ームをオン・オフするためのブランキング電極と、 このブランキング電極を機械的に移動させる移動機構
   と、を有することを特徴とする請求項５記載の露光装
   置。
8. 【請求項８】 電子銃から出射された電子ビームをマス
   クに照射し、このマスクを通過した前記電子ビームを半
   導体ウエハに照射して露光処理により半導体を製造する
   半導体の製造方法において、 前記露光処理プロセス時に、前記電子ビームを半導体ウ
   エハに照射する露光ショット時間内に、前記電子ビーム
   を微小に振らすことを特徴とする半導体の製造方法。